RU2049218C1

RU2049218C1 - Device for cleaning and vibration treatment of well walls

Info

Publication number: RU2049218C1
Application number: RU93025902A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Петров; А.В. Кореняко; А.И. Есипенко
Original assignee: Петров Николай Александрович
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: device for cleaning and vibration treatment of well walls generates pressure pulses of ultrasonic frequency that in combination with rotary-forward flow of fluid promotes efficient cleaning of well walls from resinous and paraffin deposits, corroded metal scale separated from casing string. Vibration treatment of bottom-hole formation zone assists in removal from well of solid particles of metal and nonmetal origin without use of drilling mud with high holding properties. Device for cleaning and vibration treatment of well walls has body accommodating tubes installed eccentrically whose axes are parallel to body axis. Tubes have tangential inlet openings in the middle which are hydraulic communicated with body inner space, and outlet openings of the tube ends are hydraulically communicated with body outer space. Attached concentrically to body bottom is magnetic branch pipe with seat for drop ball, and branch pipe with casing of junk basket. EFFECT: high degree of cleaning with simplified design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройства для очистки стенок скважины и вибрационной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП). The invention relates to the mining industry, in particular to a device for cleaning the walls of the well and vibration processing of the bottom-hole formation zone (PZP).

Известно устройство для очистки и виброобработки стенок скважины, включающее полый корпус и завихритель потока жидкости [1]
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции гидравлического вибратора, недостаточная надежность работы ввиду наличия вращающихся деталей, поскольку возможна подклинка шиберного затвора-прерывателя частицами плохо отфильтрованного промывочного раствора, многократно применяемого при круговой циркуляции, и устройство полностью утрачивает свою работоспособность по виброобработке ПЗП. Кроме того устройство не предусматривает удаления с забоя скважины крупного шлама и осадков техногенного происхождения (соединения железа, являющиеся продуктом коррозии обсадной колонны и подземного оборудования), что в последующем снижает эффективность обработок.A device for cleaning and vibration processing of the walls of the well, including a hollow body and a swirl fluid flow [1]
The disadvantages of this device are the design complexity of the hydraulic vibrator, insufficient reliability due to the presence of rotating parts, since it is possible for the slide gate shutter to interlock with particles of a poorly filtered wash solution that is repeatedly used in circular circulation, and the device completely loses its working capacity for VZP vibration processing. In addition, the device does not provide for the removal from the bottom of the well of large sludge and sediments of technogenic origin (iron compounds, which are the product of corrosion of the casing string and underground equipment), which subsequently reduces the effectiveness of the treatments.

Известно также устройство для очистки и виброобработки стенок скважины, включающее полый корпус и завихрители потока жидкости с тангенциальными входными отверстиями, гидравлически связанными с полостью корпуса (2). Also known is a device for cleaning and vibration processing of well walls, including a hollow body and fluid flow swirls with tangential inlet openings hydraulically connected to the body cavity (2).

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет создать необходимый высокоскоростной вращающийся поток в незамкнутых цилиндрах промывочных проемов, в результате чего происходило бы генерирование ультразвуковых импульсов давления, существенно улучшающих обработку. The disadvantage of this device is that it does not allow you to create the necessary high-speed rotating stream in the open cylinders of the washing openings, as a result of which the generation of ultrasonic pressure pulses that significantly improve the processing.

Кроме того, устройство не предусматривает применения дополнительного комплекса средств, позволяющих максимально увеличить степень очистки скважин от крупных обломков и железа постоянных представителей забойных осадков. In addition, the device does not provide for the use of an additional set of tools to maximize the degree of cleaning wells from large fragments and iron of permanent representatives of bottomhole sediments.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от последнего, предлагаемое устройство для очистки и виброобработки стенок скважины снабжено шламометаллоулавливателем и магнитным патрубком с седлом под бросовый шар, завихрители потока жидкости выполнены в виде трубок, установленных в корпусе вертикально и эксцентрично его продольной оси, при этом тангенциальное входное отверстие каждого завихрителя потока жидкости расположено в средней части трубки, выходные отверстия по ее торцам, а шламометаллоулавливатель и магнитный патрубок концентрично прикреплены сверху и снизу корпуса соответственно. The essence of the invention lies in the fact that, in contrast to the latter, the proposed device for cleaning and vibration processing of the walls of the well is equipped with a sludge trap and a magnetic nozzle with a saddle under the throw ball, the swirls of the fluid flow are made in the form of tubes installed vertically and eccentrically in the housing along its longitudinal axis, this tangential inlet of each swirl fluid flow is located in the middle of the tube, the outlet at its ends, and sludge trap and magnetic patr side concentrically attached to the top and bottom of the housing, respectively.

Цель изобретения упрощение устройства при отсутствии в конструкции вращающихся деталей, что облегчает сборку и разборку для замены изношенных деталей; комплексный подход к решению проблем очистки скважин (струйной, волновой, виброэжектирущей, магнитной, улавливающей). The purpose of the invention is to simplify the device in the absence of rotating parts in the design, which facilitates assembly and disassembly to replace worn parts; an integrated approach to solving the problems of well cleaning (jet, wave, vibro-ejecting, magnetic, trapping).

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 трубка, сечение в средней части. In FIG. 1 shows the proposed device, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 tube section in the middle part.

Устройство для очистки и виброобработки стенок скважины состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с резьбами 2 и 3. В корпусе 1 параллельно его продольной оси, но эксцентрично выполнены сквозные отверстия 4, куда вертикально установлены трубки 5 с тангенциальными отверстиями 6 в средней части. Внутренняя полость корпуса 1 гидравлически связана с тангенциальными отверстиями 6 трубок 5, а выходные отверстия 7 и 8 последних по торцам направлены наружу. Трубки 5 в корпусе 1 зафиксированы с обеих сторон ввертышами 9 и уплотнены кольцами 10. Снизу в резьбу 2 корпуса 1 концентрично ввернут магнитный патрубок 11 с осевым каналом 12 и седлом 13 под бросовый шар 14. Сверху в резьбу 3 также концентрично ввернут патрубок 15, на котором крепится болтами 16 кожух 17, что представляет собой шламометаллоулавливатель. Для подсоединения к насосно-компрессорным трубам (НКТ), на которых устройство спускают в скважину, патрубок 15 шламоулавливателя снабжен муфтой 18. A device for cleaning and vibration processing of the walls of the well consists of a hollow cylindrical body 1 with threads 2 and 3. In the body 1 parallel to its longitudinal axis, but through holes 4 are eccentrically made, where tubes 5 with tangential holes 6 in the middle are vertically mounted. The internal cavity of the housing 1 is hydraulically connected to the tangential openings 6 of the tubes 5, and the outlet openings 7 and 8 of the latter are directed outwards at the ends. Tubes 5 in the housing 1 are fixed on both sides by screwdrivers 9 and sealed by rings 10. From below, the magnetic pipe 11 with the axial channel 12 and the seat 13 under the throw ball 14 are concentrically screwed into the thread 2 of the body 14. The pipe 15 is also concentrically screwed to the thread 3 above, which is bolted 16 casing 17, which is a sludge trap. To connect to the tubing, on which the device is lowered into the well, the sludge trap pipe 15 is equipped with a coupling 18.

Устройство для очистки и виброобработки стенок скважины работает следующим образом. A device for cleaning and vibration processing of the walls of the well works as follows.

В скважину устройство спускают на НКТ без шара 14. Последние метры устройство доводят до забоя с промывкой, при этом часть жидкости поступает через осевой канал 12, а часть жидкости через тангенциальные отверстия 6 в трубки 5 завихрителей, где приобретает вращательно-поступательное движение в обе стороны (вверх и вниз). Вращательно-поступательное движение потока из трубок 5 вызывает сильную турбулизацию жидкости, что способствует эффективному отмыву стенок скважины и забоя. In the well, the device is lowered onto the tubing without ball 14. Last meters, the device is brought to the bottom with flushing, while part of the fluid enters through the axial channel 12, and part of the fluid through the tangential openings 6 into the swirl tubes 5, where it acquires rotational-translational motion in both directions (up and down). Rotational-translational movement of the flow from the tubes 5 causes a strong turbulization of the fluid, which contributes to the effective washing of the walls of the well and the bottom.

После проведения предварительной промывки забоя в НКТ бросают шар 14. При посадке шара 14 на седло 13 повышается рабочее давление промывки. Жидкость, поступая через тангенциальные отверстия 6 внутpь трубок 5, получает ускоренное вращение. В результате в осевых зонах раздвоенного потока образуются области разрежения с парогазовой фазой. Вращательное движение неоднородной среды становится неустойчивым, поскольку часть кавитационных пузырьков схлопывается и жидкость устремляется в их центр, при этом скорость вращения на мгновение снижается, после чего вновь образуется вихрь с осевой областью пониженного давления и процесс повторяется образуется режим течения с периодической срывной кавитацией. После выхода из отверстий 7 и 8 (в области повышенного давления) все кавитационные полости и кольцевые каверны схлопываются, при этом генерируются пульсации давления ультразвуковой частоты. Кавитационные потоки выстреливаемых из трубок 5 вихрей схлопываются на некотором удалении от их среза, поэтому при виброообработке напротив зоны перфорации возникают волновые потоки, направленные не только из скважины в продуктивные пласты, но и из коллекторов в скважину при устремлении жидкости внутрь кавитационных пузырьков в процессе их схлопывания, даже при наличии превышения скважинного давления столба жидкости над пластовым давлением, когда же давление в скважине меньше пластового давления, волновой поток флюидов направлен только в скважину. А касательное направление вихревых струй жидкости по отношению к стенкам скважины способствует эффективной очистке при малом угле атаки и предупреждает направленную струйную кольматацию перфорационных каналов взвешенными частицами. Ультразвуковое поле способствует разрушению структуры смолистых и парафинистых отложений, снижению вязкости нефти и межфазного натяжения на границе нефть вода в прискважинной зоне. After a preliminary flushing of the face, the ball is thrown into the tubing 14. When the ball 14 is planted on the saddle 13, the working pressure of the flush increases. The fluid entering through the tangential holes 6 inside the tubes 5, receives an accelerated rotation. As a result, rarefaction regions with a vapor-gas phase are formed in the axial zones of the bifurcated flow. The rotational motion of the inhomogeneous medium becomes unstable, because part of the cavitation bubbles collapses and the liquid rushes to their center, while the rotation speed decreases momentarily, after which a vortex forms again with the axial region of reduced pressure and the process repeats, a flow regime with periodic stall cavitation is formed. After exiting the openings 7 and 8 (in the high pressure region), all cavitation cavities and annular cavities collapse, and pressure pulsations of ultrasonic frequency are generated. Cavitation flows of 5 vortices shot from the tubes collapse at some distance from their cut, therefore, during vibration processing opposite to the perforation zone, wave flows arise, directed not only from the well into the productive formations, but also from the collectors into the well when the fluid flows into the cavitation bubbles during their collapse , even if there is an excess of the borehole pressure of the liquid column above the reservoir pressure, when the pressure in the borehole is less than the reservoir pressure, the wave fluid flow is directed to the well. And the tangent direction of the vortex jets of fluid in relation to the walls of the well contributes to effective cleaning at a small angle of attack and prevents directed jet colmatation of perforation channels by suspended particles. The ultrasonic field contributes to the destruction of the structure of tarry and paraffin deposits, a decrease in oil viscosity and interfacial tension at the oil-water boundary in the near-wellbore zone.

Наряду с этим импульсный эжектирующий эффект при истечении потока жидкости из верхних выходных отверстий 8 трубок 5 способствует подъему крупных частиц осадка, металла и др. даже при использовании технологической жидкости с невысокими пескоудерживающими свойствами (малой вязкости и отсутствии структуры) и последующему их осаждению при снижении скорости движения жидкости выше среза кожуха 17 в пространство между последним и патрубком 15. In addition, the pulsed ejection effect when the fluid flows from the upper outlet openings of 8 tubes 5 facilitates the lifting of large particles of sediment, metal, etc. even when using a process fluid with low sand-holding properties (low viscosity and lack of structure) and their subsequent deposition with a decrease in speed the movement of fluid above the cut of the casing 17 into the space between the latter and the pipe 15.

Уже в процессе циркуляции жидкости к магнитному патрубку 11 приливают металлические кусочки и чешуйки, а по окончании виброобработки на протяжении всего подъема НКТ к патрубку 11 примагничиваются и остальные оседающие частички железа, для выноса которых из скважины не хватило скоростного напора маловязкого промывочного раствора. Already in the process of fluid circulation, metal pieces and flakes are poured onto the magnetic pipe 11, and at the end of the vibration treatment throughout the entire tubing lift, the remaining sedimenting iron particles are magnetized to the pipe 11, for the removal of which from the well there was not enough high-pressure head of a low-viscosity washing solution.

Эффективность предлагаемого устройства, излучающего ультразвуковые импульсы давления, заключается в простоте конструкции и высокой работоспособности даже в случае выхода из строя одной из завихряющих трубок, например, в результате забивки входных тангенциальных отверстий частицами нефильтрованного промывочного раствора, поскольку другие трубки, хотя и на повышенном режиме, будут выполнять свои функции. Кроме того устройство предусматривает эффективную очистку стенок скважины и забоя от крупных частиц осадка, особенно из соединений железа, которые невозможно доставить на поверхность, не применив специальные жидкости, и повышенный скоростной режим течения жидкости в кольцевом пространстве между НКТ и обсадной колонной, упрощает технологию и уменьшает себестоимость работ. The effectiveness of the proposed device emitting ultrasonic pressure pulses lies in the simplicity of the design and high performance even in the event of failure of one of the swirl tubes, for example, as a result of clogging of the tangential inlet holes with particles of unfiltered washing solution, since the other tubes, although in increased mode, will perform their functions. In addition, the device provides for the effective cleaning of the walls of the borehole and the bottom from large sediment particles, especially from iron compounds that cannot be delivered to the surface without using special fluids, and the increased high-speed regime of fluid flow in the annular space between the tubing and the casing simplifies the technology and reduces the cost of work.

Claims

DEVICE FOR CLEANING AND VIBRATION PROCESSING WELL WALLS, including a hollow body and fluid flow swirls with tangential inlets, hydraulically connected to the body cavity, characterized in that it is equipped with a metal sludge trap and a magnetic nozzle with a saddle for a throw ball, fluid flow swirls are made in the form of fluid flow swirls installed in the housing vertically and eccentrically to its longitudinal axis, while the tangential inlet of each fluid flow swirl is located in the middle of the pipes and the outlets of its ends, and shlamometalloulovitel and the magnetic pipe concentrically attached above and below the housing respectively.